Inżynieria Ochrony Środowiska
PWSZ w Kaliszu
Laboratorium z Analizy Chemicznej Wody i Ścieków
SPRAWOZDANIE NR 2
ĆW 7
KONDUKTOMETRIA
Oznaczanie mieszaniny kwasów solnego i octowego
Wykonali:
Dawid Smolarek
Dawid Szczepaniak
I Zarys teoretyczny
Roztwory elektrolitów posiadają zdolność przewodzenia prądu. Jest to jedną z cech elektrolitów, która jest podstawą analizy konduktometrycznej. Wielkość przewodnictwa zależy od wszystkich jonów w roztworze i od reakcji zachodzących między nimi. Przewodnictwo roztworu (λ) definiowane jest jako odwrotność oporu (R)
λ = 1/R
Jednostką przewodnictwa jest simes S (Ω-1). Wartość przewodnictwa roztworu jest zależna od rodzaju elektrolitu, powierzchni elektrod, stężenia i ruchliwości jonów, temperatury.
W celu zwężenia ilości zmiennych i możliwości porównania różnych rodzajów elektrolitów wprowadzono pojęcia przewodnictwa właściwego, molowego, granicznego. Odwrotność oporu właściwego (ρ) nazywana jest przewodnictwem właściwym ( χ ) [Ω-1⋅ m-1] .
Dla przewodników opór określają zależności
R= ρ⋅l/S ⇒ ρ = RS/l
R - opór
ρ - opór właściwy
l -długość przewodnika [m]
S - przekrój przewodnika [m2]
1/ρ = l/RS
χ= l/RS ⇒ χ= λ *l/S
λ = S/l
Przewodnictwo właściwe to przewodnictwo elektrolitu zawartego pomiędzy elektrodami o powierzchni S [m2] i odległości l [mm]. Jest ono zależne od temperatury stężenia i rodzaju elektrolitu.
Przewodnictwo molowe roztworu λ jest to przewodnictwo roztworu znajdującego się między elektrodami o powierzchni 1 m2 i odległych od siebie tak, że pomiędzy nimi znajduje się roztwór zawierający 1 mol elektrolitu
λ = 10-3 * χ/c [Ω-1 m2 mol-1]
c - stężenie molowe [mol dm-1]
10-3 - współczynnik przeliczania dm3 na m3
Graniczna wartość do jakiej dąży przewodnictwo molowe, gdy stężenie elektrolitu dąży do zera nazywana jest granicznym przewodnictwem równomolowym.
λ∞ =λ∞K++λ∞A-
Jest ono sumą granicznych przewodnictw molowych kationu i anionu. Najważniejsze efekty konduktometryczne obserwuje się podczas miareczkowania.
Miareczkowaniem konduktometrycznym nazwano pomiar zmian przewodnictwa roztworu w uzależnieniu od objętości dodawanego odczynnika. W wyniku miareczkowania wyznaczony jest punkt równoważnikowy reakcji, a więc punkt końcowy miareczkowania. Stosowanie tego miareczkowania jest możliwe, gdy podczas dodawania czynnika miareczkującego są mierzalne zmiany przewodnictwa roztworu. Do tego rodzaju należą: metody alkacymetryczne ( w tym reakcje zobojętniania), reakcje strącania, wybrane reakcje utleniania i redukcji oraz kompleksowania.
Celem miareczkowania jest wyznaczenia ilości substancji w roztworze. Wykonuje się je w sposób, że do roztworu badanej substancji dodaje się małymi porcjami roztwór wzorcowy o znanym stężeniu.
Po dodaniu go w równoważnej ilości w stosunku do substancji badanej w roztworze występuje skokowa zmiana właściwości fizycznych, co umożliwia wyznaczenie punktu równoważnikowego.
II Tabela pomiarowa:
OBJĘTOŚĆ DODAWANEGO 0,01 M NaOH W cm3 |
PZEWODNICTWO ROZTWORU λ (μS) |
0,00 |
48,78 |
0,50 |
44,75 |
1,00 |
39,85 |
1,50 |
35,08 |
2,00 |
30,5 |
2,50 |
25,81 |
3,00 |
22,42 |
3,50 |
20,11 |
4,00 |
19,05 |
4,50 |
18,8 |
5,00 |
19,3 |
5,50 |
21,05 |
6,00 |
21,98 |
6,50 |
22,7 |
7,00 |
23,8 |
7,50 |
24,65 |
8,00 |
25,76 |
8,50 |
26,92 |
9,00 |
28,24 |
9,50 |
30,1 |
10,00 |
29,9 |
10,50 |
30,7 |
11,00 |
31,92 |
11,50 |
33,4 |
12,00 |
34,16 |
III Obliczenia:
a)obliczenie ilości kwasów otrzymanych do miareczkowania:
kwasu solnego HCl:
mHCl=V1*n*RHCl*10-3=2,4 *0,01*36,5*10-3=8,76*10-4 [g]
kwasu octowego CH3COOH
mCH3COOH=(V2-V1)*n*RCH3COOH*10-3=(5-2,4)*0,01*60*10-3=1,56*10-3 [g]
b)obliczanie błędów pomiarowych:
dla kwasu solnego
błąd bezwzględy:
WT=0,0009 g
BB=WT-WD=0,0009-8,76*10-4=2,4*10-5 [g]
błąd względny
BW=(BB/WT)*100% =(2,4*10-5/0,0009)*100%=0,027%
dla kwasu octowego
błąd bezwzględny
Wt=0,018
BB=WT-WD=0,018-1,56*10-3=0,01644 [g]
błąd względny
BW=(BB/WT)*100% =0,91%
IV Wnioski:
Z przeprowadzonych pomiarów otrzymaliśmy krzywą miareczkowania. Pomiary okazały dość dokładne dla zobojętnienia kwasu solnego. Błąd pomiarowy wyniósł 0,027%. Nieco większy błąd otrzymaliśmy w momencie zobojętniania kwasu octowego-błąd wyniósł 0,91% .
V Przebieg krzywej miareczkowania:
Na początku w naszym roztworze posiadaliśmy nadmiar kationów wodorowych pochodzących z dysocjacji. Po dodawaniu zasady sodowej i jej dysocjacji na kationy sodowe i aniony wodorotlenowe, kationy wodorowe kwasu solnego łączyły się z anionami wodorotlenowymi zasady i tworzyły cząsteczki wody doprowadzając do zobojętnienia kwasu solnego. Zobojętnienie nastąpiło po dodaniu do roztworu 2,4 cm3 zasady o stężeniu 0,01M. Kwas solny przereagował jako pierwszy gdyż jest mocnym elektrolitem. Po dodawaniu następnych porcji anionów wodorotlenowych zaczęło się zobojętnianie kwasu octowego, który jako słaby elektrolit reagował drugi. kolejne kationy wodorowe łączyły się z anionami wodorotlenowymi tworząc cząsteczki wody zobojętniającej roztwór. Zobojętnianie kwasu octowego nastąpiło po dodaniu 5 cm3 zasady sodowej.
5